[发明专利]灯具和光学元件

说明书

技术领域

本发明的技术领域是发光。具体地，本发明涉及一种光学元件和一种灯具。

背景技术

在很多应用中，点光源的使用为其产品的开发者和提供者带来了挑战。点光源的例子例如是不同类型的半导体光源，诸如LED和OLED。

LED(发光二极管)的进一步发展(例如更高亮度)为它们的使用打开了新的领域。例如，LED现在可以用于诸如灯具之类的通用照明应用。因此由LED技术提供的诸如窄带宽发光、增强的控制和低能量消耗之类的优点可以用于以前未开发的使用领域。

然而，因为例如LED提供的高亮度，LED在一般照明中的使用对所使用的光学器件提出了很高的要求。

广泛使用TIR(全内反射)准直器以将LED光整形为可用光束。它们通常包括：入口部分，其中LED光被耦合到光导媒介中；准直光束的锥形光导部分；以及出射窗口，其中光束离开光导媒介。出射窗口可以是光滑的，但其也可以包含细微结构以进一步对光束整形。例如，光束宽度可以通过应用如图1a-c所示的出射窗口上的雾化表面或透镜列来展宽。图1a示出了具有用于在发光设备(未示出)的出射位置对光束整形的圆形透镜16的光学器件15。类似地，图1b-c示出了分别具有跨出射窗口的直透镜17和雾化玻璃32的光学器件15。

发明内容

针对上述考虑及其它考虑而做出本发明。

鉴于以上，因此期望实现一种改进的灯具。具体地，实现一种具有改进的混合特性并减少光束的不均匀度的灯具将是有利的。

为了更好的解决这些考虑中的一个或多个，在本发明的第一方面中，提供了适于对光束整形的光学元件，该光学元件具有折射表面，光束被允许通过该折射表面行进，其中该折射表面具有多个用于对光束整形的径向延伸的折射结构。

有益地，由于径向延伸的折射结构，光可以主要在相对光束的角或方位角方向上被折射。因此在方位角方向上的光可以被模糊(smear out)，而在方位角方向上的光的混合可以被增强。当整形来自发光设备(诸如灯具)的围绕发光设备的光轴分布的若干光源的光时，这可能是尤其有利的。而且，诸如漫射体和混合腔之类的对发光设备的内部光学器件的要求可以减少，和/或上述光学元件可以从发光设备中去除。因此，可以提供更具成本效率和更简单的发光设备。

作为比较，现有技术中的光学器件如上面所讨论的那样在径向上(对于圆形透镜)或在关于透镜延伸的方向的垂直方向上(对于直透镜)是起伏的。然而这些光学器件在方位角方向上基本不具有弯曲，并分别主要在径向和水平/纵方向上提供光束展宽和混合。

多个径向延伸的折射结构可以呈现在折射表面的角方向上的周期性起伏图样，从而提供折射结构在角方向上沿着折射表面的均匀分布。本文中起伏将被理解为任何波状形状，诸如凹-凹，凸-凹，凸-凸等。因此，光亮度可以在方位角方向上被均匀地模糊。

光学元件可以具有中心和外围，并且其中多个径向延伸的折射结构从中心朝外围向外延伸。

关于此，光可以沿着光学元件的任意环形部分在方位角方向上被模糊。

所述多个径向延伸折射结构中的每一个可以具有在角方向上作为离光学元件中心的距离的函数线性增加的宽度。

因此可以实现折射结构的均匀分布。

所述多个径向延伸折射结构中的每一个可以是透镜状的。在该上下文中，透镜状将被解释为在方位角方向上是透镜状的。而且，透镜状可以意为例如凸、凹、凸-凹等等。上文描述的光学元件可以包括在灯具中，该灯具包括适于提供光束的至少一个光源和用于光束准直的准直光学元件。

光学元件可以呈现灯具的光束的出射窗口。出射窗口在该上下文中将被解释为灯具中沿着光轴的最后元件，光从该最后元件从灯具中发射。

折射表面可以限定光学元件相对于所述至少一个光源的远侧。因此，折射表面被定位在灯具的“外”侧上，由此第一侧是光入射在其上的第一侧。

因此，当光首先经由平坦表面进入致密媒介，并且在进入空气时被折射时，可以实现光束的增强的控制。相反地，如果光首先被折射结构折射然后被平坦表面折射时，光线具有更大的概率在第一侧(例如平坦表面)具有TIR(全内反射)，并停留在材料内部(并因此不受控地被散射)。

灯具可以包括多个光源，每个光源位于至少离所述灯具的光轴O距离d处，其中所述光学元件的半径r至少像所述距离d那样大。因此每个光源可以通过光学元件被高效地折射。

准直光学元件可以包括用于准直光束的旋转对称的楔，该楔被布置在所述至少一个光源和所述光学元件之间。因此光可以在进入光学元件之前被准直并在大面积上分布。